張自然 中國人民解放軍第988醫(yī)院開封院區(qū)骨科 （河南 開封 475000）

內(nèi)容提要： 目的：探討三種不同器械固定脛骨骨折的生物力學(xué)效果。方法：12具新鮮脛骨標(biāo)本，制成斜形骨折模型，分為對照組和研究組，每組各6具標(biāo)本，對照組為有限接觸加壓接骨板，研究組為單側(cè)外固定支架，而單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定，即在使用單側(cè)外固定支架的骨折處加1枚螺釘進(jìn)行固定，最后針對旋轉(zhuǎn)、壓縮和彎曲三個方面對三種不同的器械固定方式進(jìn)行性能測試。結(jié)果：在抗壓縮性能、抗旋轉(zhuǎn)性能及抗彎曲性能方面，單側(cè)外固定支架固定與單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定和有限接觸加壓接骨板進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)固定較弱，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。而單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定和有限接觸加壓接觸板固定之間的比較不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論：單側(cè)外固定支架固定后抗彎曲和抗壓縮能力與有限接觸加壓接骨板對比，固定性能較差，但應(yīng)力遮擋較小，加用有限內(nèi)固定后抗變形能力接近有限接觸加壓接骨板固定。

在人體中，最為常見的骨折即脛骨骨折，其主要特點(diǎn)為開放性和粉碎性，當(dāng)前在國內(nèi)，對于脛骨骨折的治療方法有多種，但最具權(quán)威性的治療方式尚未出現(xiàn)，也由此引發(fā)不少爭議，因此，本實(shí)驗(yàn)針對國內(nèi)應(yīng)用較多的單側(cè)外固定支架、單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定及有限接觸加壓接骨板等三種不同的器械固定方式，從生物力學(xué)性能方面對著三種器械固定方式進(jìn)行研究[1]，現(xiàn)報(bào)道如下。

1.材料與方法

1.1 基本材料

取12具符合標(biāo)準(zhǔn)的尸體脛骨標(biāo)本，確保測試標(biāo)本均正常，用相關(guān)的密封方法對其進(jìn)行密封，再將其保存，保存溫度為零下20°C。開始實(shí)驗(yàn)后，將所有的脛骨標(biāo)本制成斜形骨折模型，分為研究組和對照組每組6具標(biāo)本。對照組為有限接觸加壓接骨板，研究組為單側(cè)外固定支架。在對研究組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)測試結(jié)束后，將單側(cè)外固定支架改為單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定。再對其進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)檢測。

1.2 測試方法

首先，針對三種器械固定方式的壓縮剛度和彎曲剛度進(jìn)行測試，測試的具體方法是通過多功能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試臺上，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測試，進(jìn)而計(jì)算壓縮和彎曲剛度，其中加載速度分別為2mm/min、5mm/min。而旋轉(zhuǎn)剛度測試在CYL軸向旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用逐步加載的方法進(jìn)行測試。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察記錄三種不同固定器械的壓縮、彎曲及旋轉(zhuǎn)剛度等數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2.結(jié)果

單側(cè)外固定支架固定的壓縮剛度、彎曲剛度分別為（201.74±43.16）N/mm和（42.31±4.13）N/mm。旋轉(zhuǎn)剛度為（1.65±0.47）N·m/deg。單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定的壓縮剛度、彎曲剛度和旋轉(zhuǎn)剛度分別為（984.56±208.42）N/mm和（171.79±26.85）N/mm以及（1.94±0.64）N·m/deg。有限接觸加壓接骨板固定的三組數(shù)據(jù)分別為（1176.20±320.41）N/mm、（218.68±41.09）N/mm以及（2.17±0.83）N·m/deg。針對抗壓縮性能和抗彎曲性能方面而言，單側(cè)外固定支架固定最弱、單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定中等、有限接觸加壓接骨板固定最強(qiáng)。單側(cè)外固定支架固定與另外兩種進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)P＜0.05，具有可比性；單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定和有限接觸加壓接骨板固定在抗旋轉(zhuǎn)性能方面的性能都要比單側(cè)外固定支架固定強(qiáng)，差異具有可比性（P＜0.05），而單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定和有限接觸加壓接骨板固定之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

3.討論

對于脛骨骨折的不同的手術(shù)固定方式，產(chǎn)生的固定效果也不同，因此，臨床醫(yī)生需要對各種手術(shù)固定器械的生物力學(xué)固定效果有充分了解，進(jìn)而選擇最為合理的治療方法，提高臨床治療效果。在國內(nèi)外都存在一個普遍的問題，即有著大量的脛骨骨折的臨床固定方法報(bào)道，卻對固定方法的生物力學(xué)卻鮮有相關(guān)的研究報(bào)道。并且絕大多數(shù)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)標(biāo)本均為福爾馬林固定后的標(biāo)本[2]，因此報(bào)道中的力學(xué)性質(zhì)與真實(shí)情況不相符。就目前而言，具有最為良好的臨床效果的器械固定方式即為單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定[3]，并有部分學(xué)者對此種器械固定方式的生物力學(xué)進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)據(jù)研究。因此我們對離體實(shí)驗(yàn)性脛骨斜形骨折模型采用外固定支架及鋼板固定的方式進(jìn)行固定，測試在相同條件下的各項(xiàng)剛度，對各種固定器械的固定效果進(jìn)行生物力學(xué)角度的評價。

根據(jù)本次研究的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，對于脛骨骨折后進(jìn)行有限接觸加壓接骨板固定能夠取得滿意的效果，在相關(guān)的性能方面，有限接觸加壓接骨板都有著良好的效果，能夠幫助患者在早期功能鍛煉方面提供有效的幫助，進(jìn)而提高患者后續(xù)的生活質(zhì)量。但由于有限接觸加壓接骨板固定對于軟組織條件要求較高，對于部分患者而言，其缺點(diǎn)就在于不利于創(chuàng)口愈合，在進(jìn)行鋼板固定后，由于骨頭本身的彈性模量要小于鋼板的的彈性模量，從而導(dǎo)致骨折端失去了正常的生理刺激致應(yīng)力遮擋，最后在固定物取出后，脛骨任有很大的可能性再次出現(xiàn)骨折，對于這個問題，在選擇器械固定方式時就需要進(jìn)行慎重考慮。

對于脛骨骨折選擇進(jìn)行骨外固定架固定的這種方式，其優(yōu)點(diǎn)為這種治療方式對組織所造成的損傷小，并且不會出現(xiàn)某些創(chuàng)口內(nèi)異物存留的意外情況，進(jìn)而對創(chuàng)口感染能夠進(jìn)行高效的控制且盡可能的降低對于骨折處的供血的影響。對于骨折愈合的過程起到一定的幫助。不過根據(jù)本研究的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，單側(cè)外固定支架抗壓縮性能與抗彎曲性能都比較差。由于骨折斷端需要進(jìn)行緊密接觸，而在進(jìn)行緊密接觸時需要骨斷端傳遞[4]97%的軸向壓應(yīng)力，因此骨折斷端間的力學(xué)穩(wěn)定性對于骨折固定的牢固性起到關(guān)鍵性作用。因此，能夠使不穩(wěn)定性脛骨骨折固定成功的關(guān)鍵在于需要保持?jǐn)喽私缑娴南鄬Ψ€(wěn)定性，如果某種固定方式無法將斷端界面保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，最終會導(dǎo)致出現(xiàn)固定失敗這種情況。

此次研究的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在增加生物力學(xué)效果這一方面，單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定這種固定方式能夠起到一定程度的效果。因此對于一些粉碎小骨塊的類似情況，可以選擇先進(jìn)行有限固定增加斷端界面的穩(wěn)定性，而對于另外一種情況，如果是脛骨干中有大的骨折塊這種情況，可選擇固定針對其進(jìn)行固定的方式進(jìn)行固定，再將固定針與外固定器相連接，能夠有效地增加斷端界面的穩(wěn)定強(qiáng)度。

對于由高強(qiáng)度固定向彈性固定的轉(zhuǎn)換這種情況，單側(cè)外固定支架固定和單側(cè)外固定支架加有限內(nèi)固定能夠發(fā)揮很好的效果。在生理環(huán)境下，當(dāng)力學(xué)環(huán)境發(fā)生變化時，若存在實(shí)際應(yīng)力比最佳應(yīng)力大的情況，則，骨進(jìn)行以骨形成為關(guān)鍵的代謝這種情況，一般發(fā)生在實(shí)際的應(yīng)力要大于最佳的應(yīng)力這種條件下的；而骨進(jìn)行以骨吸收為主的代謝[5]這種情況。主要發(fā)生在實(shí)際應(yīng)力要小于最佳應(yīng)力的條件下，

在骨折愈合的早期對于固定的剛度要求有著較高的標(biāo)準(zhǔn)，而當(dāng)骨痂形成時，需要實(shí)現(xiàn)彈性固定，于是放松外固定架的延長鎖紐，使整個支架動力化。創(chuàng)造一個良好的生物力學(xué)環(huán)境刺激。對此，單側(cè)外固定支架加有限固定在這些方面又能起到良好的作用。